一種串口調制解調式數據光電轉換裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及工業領域的RS232通信數據的接收發送裝置，特別涉及一種能夠遠距離光纖通信的基于MAXlO平臺的RS232串口調制解調裝置。
【背景技術】
[0002]在工業領域中，RS232已經成為業內常用的數據傳輸標準，RS232串口可提供全雙工異步數據通信，在RS232串口通信中，使用三根線(RX、TX、GND)收發同時進行，效率比較高，除了上述優點之外，RS232串口通信存在著以下缺陷，RS232電平信號的邏輯“I”為-5—15V ;邏輯“O”為+5-+15V，噪聲容限為2V。要求接收器能識別低至+3V的信號作為邏輯“0”，高到-3V的信號作為邏輯“1”，由于其共模抑制能力差，存在抗干擾能力差的不足，導致可靠性降低；再加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大為約15米，故而RS232通信距離較短；3根線只適合短距離兩個設備單點快速通訊，不適合擴展組網；且另外，隨著工業領域的不斷發展，設備的互連對數據傳輸要求越來越高，傳輸距離越來越長、傳輸數據量越來越大，RS232串口通信的最高速率為20kb/s，已經不能滿足日益快速的通信要求。
[0003]RS232串口通信的傳輸距離短、成本高、容易受外界環境的干擾不能夠保證數據的實時性和準確性，也不利用設備互連進行擴展組網。但RS232是一種廣泛使用的數據傳輸標準，將RS232數據傳輸廢棄不用是對現有設備的巨大浪費，因此，對RS232數據通信進行改進是本領域的一個關鍵所在。
[0004]現有技術中，專利文獻CN201286118Y公開了一種雙調制解調器模塊板，串口擴展芯片分別雙向連接兩個調制解調器、兩個轉換芯片，單片機和串口，調制解調器雙向連接串口、調制解調器雙向連接串口，RS232轉換芯片雙向連接串口，RS232轉換芯片雙向連接串口，單片機雙向連接緩存器。該文獻通過串口分別連接兩組調制解調器來實現多路通信多路輸出，雖然可以在一定程度上進行擴展，但使用2個調制解調器等部件導致鋪設成本高、而且沒有解決抗干擾能力差、傳輸距離短、傳輸速度沒有提高等技術問題。
[0005]專利文獻CN104270198A公開了一種數據光電轉換裝置，其包括光纖收發模塊、信號邏輯處理電路和接口電路；所述光纖收發模塊與信號邏輯處理電路雙向通訊；信號邏輯處理電路包括依次串聯的邏輯芯片U3A、U3D和U3C的第一支路，以及串聯的邏輯芯片U7C和U3B的第二支路；所述接口電路包括RS232接口電路、RS422接口電路和RS485接口電路；所述RS422接口電路的數據接收端和RS485接口電路的數據接收端均通過第一支路連接到光纖收發模塊的發送端；RS232接口電路的數據接收端通過U3A連接到光纖收發模塊的發送端，RS232接口電路的數據輸出端和RS485接口電路的數據輸出端通過邏輯芯片U7C接至光纖收發模塊的接收端；所述RS485接口電路的發送/接收控制端通過第二至支路接至光纖收發模塊的接收端。該文獻可實現RS485、RS422及RS232三種不同接口的光電轉換以滿足用戶不同的需求的數據光電轉換裝置。該文獻解決了傳輸距離短的技術問題，但沒有解決抗干擾能力差、無法提高傳輸速度等技術問題。
[0006]因此，提供一種能夠接收多路RS232串口數據、提高了傳輸可靠性、數據傳輸速度和數據傳輸準確性以及實現了長距離通信的功能，而且硬件成本低、組網簡單、線路鋪設成本低的RS232串口的數據傳輸裝置是本領域急需解決的技術問題。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是通過以下技術方案予以實現。
[0008]根據本發明的第一方面，一種RS232串口調制解調裝置，其包括接收端模塊、調制端模塊、電光轉換端模塊、光電轉換端模塊和解調端模塊。
[0009]所述接收端模塊包括多個MAX232芯片和連接所述MAX232芯片的相應的光耦部件，連接RS232串口的所述MAX232芯片將輸入的RS232電平信號轉化為TTL電平信號。
[0010]接收端模塊實現了接收多路RS232串口數據用于通信。由于光耦部件的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有很強的共模抑制能力，TTL電平信號通過光耦部件進行光電隔離，提高了裝置工作的可靠性，在裝置中作為信號隔離的接口部件，可以大大增加裝置工作的可靠性。
[0011]時間碼IRIG-B經由光耦部件從所述MAX232芯片傳送到正反向識別模塊，經過所述正反向識別模塊識別后，輸出正向的時間碼IRIG-B進入準時延提取模塊，所述準時延提取模塊提取所述的時間碼IRIG-B的準時沿，所述準時沿進入所述秒脈沖生成模塊，所述正向的時間碼IRIG-B和所述時間碼IRIG-B的準時沿進入時間解析模塊從而獲得時間信息。
[0012]所述調制端模塊包括接收來自所述接收端模塊的數據采集部件和數據加速部件，所述數據加速部件通過數據傳輸加速編碼將所述數據采集部件采集的數據進行壓縮。將數據交給數據傳輸加速編碼處理，提高數據傳輸速度，實現數據低延遲的傳輸。
[0013]將所述TTL電平信號轉換為光信號的所述電光轉換端模塊通過多模光纖把光信號發送到所述光電轉換端模塊，所述光電轉換端模塊將所述光信號轉換為電平信號。通過光纖傳輸實現了長距離通信的功能。
[0014]所述解調端模塊包括數據解碼部件和數據輸出部件，所述數據解碼部件將數據解碼并發送到數據輸出部件，所述數據輸出部件將數據發送到RS232串口。進一步地，數據輸出部件將解碼后的數據發送到指定的RS232串口。
[0015]優選地，所述RS232串口調制解調裝置基于MAXlO平臺。
[0016]優選地，所述多模光纖的內徑是50 μ m和外徑是125 μ mD
[0017]更優選地，所述接收端模塊包括6片MAX232芯片，每片MAX232芯片支持兩路RS232串口通信。
[0018]根據本發明的第一方面，RS232串口調制解調裝置實現了接收多路RS232串口數據、提高了傳輸可靠性、準確性和數據傳輸速度以及實現了長距離通信的功能。而且本發明的硬件成本低、開發難度小、開發周期短、組網簡單、線路鋪設成本低且最多可支持12路RS232串口組網以及最遠傳輸距離可達2千米。
[0019]根據本發明的第二方面，和上述第一方面不同的是，光耦部件將TTL電平信號進行光電隔離后通過RXD發送到UART模塊的接收部件。在接收端模塊和調制端模塊之間設有通用異步收發傳輸器UART模塊，UART模塊由接收部件、波特率發生器和發送部件組成。UART模塊主要進行數據的串并轉換，接收部件接收來自所述接收端模塊的RS232串口的串行數據，將其轉換為并行數據。波特率發生器為接收部件和發送部件提供通信所需的時鐘。
[0020]調制端模塊包括數據采集部件和數據加速部件。數據采集部件通過RXD接收來自UART模塊的并行數據，數據加速部件通過數據傳輸加速編碼處理將數據采集部件采集的并行數據進行壓縮。數據傳送加速編碼處理可采用多種數據傳輸加速編碼算法。將并行數據交給數據傳輸加速編碼處理可提高數據傳輸速度，實現數據低延遲的傳輸。
[0021]電光轉換端模塊將TTL電平信號轉換為光信號，當高電平時對應光纖亮，低電平時對應光纖滅。光纖把光信號發送到光電轉換端模塊，光電轉換端模塊將光信號轉換為電平信號，當光纖亮時對應高電平，光纖滅時對應低電平。通過光纖傳輸實現了長距離通信的功能。
[0022]解調端模塊包括數據解碼部件和數據輸出部件，所述數據解碼部件將并行數據解碼并發送到數據輸出部件，所述數據輸出部件將并行數據通過TXD發送到UART模塊的發送部件。發送模塊接收解調端模塊發送的并行數據，并將其轉換為串行數據，通過TXD發送到RS232 串口。
[0023]根據本發明的第二方面，RS232串口調制解調裝置不僅實現了根據第一方面的裝置的功能，而且進一步地，UART模塊能夠將RS232串口的串行數據轉換成并行數據，實現多路輸入單路輸出，通過長距離傳輸后，UART模塊能夠將并行數據轉換成串行數據，進一步提高了傳輸能力。
[0024]根據本發明的第三方面，連接RS232串口的MAX232芯片將輸入的RS232電平信號轉化為TTL電平信號，所述光耦部件連接恒溫晶振模塊0CX0，所述恒溫晶振模塊OCXO發送OCXO進入倍頻模塊而輸出高速時鐘信息，所述高速時鐘信息進入濾波模塊濾波后傳送到正反向識別模塊。恒溫晶振模塊OCXO作為基準源，OCXO進入倍頻模塊，輸出高速時鐘。高速時鐘為裝置的高速運行和納秒級的時間分辨度提供保證，高速時鐘進入濾波模塊，對輸入的IRIG-B碼進行濾波，為裝置提供穩定的接收裝置的信息。IRIG-B碼進入正反向識別模塊，經過正反向識別后，輸出正向的IRIG-B碼；正向的IRIG-B碼進入準時延提取模塊，提取出IRIG-B碼的準時沿，準時沿進入秒脈沖生成模塊，生成秒脈沖。正向的IRIG-B碼和IRIG-B碼的準時沿進入時間解析模塊，獲得年、月、日、時、分、秒，至此就獲得了參考源完整的時間信息。在本發明的第三方面中，OCXO進入倍頻模塊和濾波模塊對IRIG-B碼進行處理，進一步在本發明的裝置中實現了精確且穩定的時間同步，進一步提高了本發明的傳輸準確性。
[0025]根據本發明的第四方面，連接RS232串口的MAX232芯片將輸入的RS232電平信號轉化為TTL電平信號，RTC信號經由光耦部件從所述MAX232芯片傳送到恒溫晶振模塊0CX0，所述恒溫晶振模塊OCXO連接濾波模塊，所述信號濾波后，進入秒脈沖模塊生成秒脈沖，所述秒脈沖進入時間計數器。
[0026]本發明的第四方面中，以RTC作為時間源，RTC通過恒溫晶振模塊OCXO維護，OCXO的時